L'arseniuro di boro è il composto covalente binario formato da boro e arsenico in uguale proporzione, la cui formula minima è quindi BAs, o anche BIIIAs−III. A volte è detto anche monoarseniuro di boro, per distinguerlo dal subarseniuro di boro, di formula B12As2.

È un solido cristallino di colore bruno ed è un materiale semiconduttore emergente del gruppo III-V che ha un band-gap indiretto piuttosto ampio (≈ 1,82 eV o ≈ 179 kJ/mol), adatto pertanto per applicazioni in dispositivi elettronici di potenza, ad alta temperatura e ad alte frequenze, ed ha inoltre altissima conducibilità termica e alta mobilità di elettroni e lacune.

BAs è il primo degli arseniuri degli elementi del gruppo 13, seguíto dagli omologhi AlAs, GaAs e InAs, anch'essi materiali semiconduttori.

Storia e preparazione La preparazione dell'arseniuro di boro dagli elementi (B + As → BAs) è difficoltosa perché, mentre il boro fonde a circa 2.076 °C, l'arsenico è volatile e sublima a 614 °C, e occorre operare quindi sotto alte pressioni e comunque la reazione non procede in maniera molto efficiente. Un altro inconveniente è che è difficile ottenere cristalli con relativamente pochi difetti reticolari.

Venne preparato per la prima volta nel 1958 per combustione di boro e arsenico a 800 °C, sebbene la reazione fosse stata solo parziale, lasciando una quota dei reagenti insieme al BAs formato.

Al di sopra di circa 920 °C il monoarseniuro di boro BAs si decompone irreversibilmente in B12As2.Nel 1972 venne ovviato a questo e all'incompletezza della reazione usando il metodo del trasporto chimico di vapore (CVT), con iodio come catalizzatore.

Struttura e proprietà L'arseniuro di boro è un composto termodinamicamente stabile, seppur di poco: la sua formazione dagli elementi è lievemente esotermica, ΔHƒ° ~ -23 kJ/mol (= -0,238 eV), e alquanto meno stabile dell'analogo fosfuro di boro (ΔHƒ° ~ -115 kJ/mol).

In condizioni ambiente BAs si presenta come cristalli cubici di colore bruno, insolubili in acqua e alquanto inerti chimicamente.

Configurazione elettronica e struttura cristallina L'arseniuro di boro è un composto cristallino non molecolare, formato dall'unione 1:1 del boro, avente 3 elettroni esterni (2s2 2p1), con l'arsenico, avente 5 elettroni esterni (4s2 4p3), a dare un reticolo cristallino in cui vi sono 8 elettroni di valenza per ciascun atomo (B o As), come accade anche per i reticoli cristallini di AlAs e GaAs, che sono tutti isoelettronici di valenza e isostrutturali.

Dato che l'arsenico è più elettronegativo (2,18) del boro (2,04), i legami B−As nel cristallo sono covalenti polari (δ+B−Asδ−); tuttavia, tale differenza è qui molto piccola, per cui BAs è ritenuto essere un composto essenzialmente covalente con solo una piccola percentuale di carattere ionico; in questo senso BAs è molto simile a BP e invece abbastanza diverso dai fosfuri e arseniuri di alluminio (AlP e AlAs), i cui legami sono più polari per la maggiore differenza di elettronegatività.

La struttura cristallina dell'arseniuro di boro è cubica, del tipo della sfalerite (o blenda di zinco, ZnS), gruppo spaziale F(-4)3m (N° 216) e Z = 4 (4 unità formula nella cella elementare), dove sia il boro che l'arsenico sono tetracoordinati e tetraedrici. La costante di reticolo è e la distanza B–As risulta essere di , un valore che ben si confronta con il valore atteso, cioè la somma dei raggi covalenti di B e As, pari a 203 pm.

Note

Categoria:Composti del boro Categoria:Composti dell'arsenico